프리캐스트 트리플 리브 슬래브의 휨 및 전단성능에 관한 연구 :Flexural and Shear Capacity of Precast Triple Ribs Slab

황승범

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자료유형: 학위논문

저자정보: 황승범 (한국교통대학교, 한국교통대학교 일반대학원)

지도교수: 서수연

발행연도: 2016

저작권: 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

2016

프리캐스트 콘크리트 트리플 리브 슬래브의 전단성능

황승범 , 서수연 , 이강철 외 1명 콘크리트학회 논문집 2016.08 학술저널

프리캐스트 콘크리트 트리플 리브 슬래브의 휨성능

황승범 , 서수연 , 이강철 외 1명 콘크리트학회 논문집 2016.02 학술저널

프리캐스트 트리플 리브 슬래브의 휨 및 전단성능에 관한 연구

황승범 건축공학과 건축구조 전공 2016.01 학위논문

2015

프리캐스트 트리플 리브 슬래브의 전단강도

황승범 , 한명현 , 원현아 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2015.10 학술대회자료

프리캐스트 트리플 리브 슬래브의 휨강도

황승범 , 한명현 , 남보람 외 3명 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 2015.05 학술대회자료

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본 연구는 트리플 리브 슬래브(Triple Ribs Slab, 이하 TRS)의 휨 및 전단성능을 파악하기 위한 연구이다. TRS는 연속전단보강근인 래티스바를 배근하여 기존 중공슬래브(Hollow Core Slab, 이하 HCS)의 낮은 전단강도를 보완한 하프 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete, 이하 PC) 슬래브이다. TRS를 활용하면 주차장, 창고 등과 같이 높은 하중이 발생하는 구조물에서 시공성과 구조성능을 개선할 수 있다. 국내 구조설계기준에서는 프리스트레스를 받는 휨부재의 설계방법을 제시하고 있지만, TRS와 같이 합성단면으로 구성되는 프리스트레스 부재에 대해서는 명확한 설계법을 제시하지 않고 있다.
이에 따라 본 연구에서는 구조적 성능과 시공성을 개선한 일방향 PC 슬래브인 TRS에 대하여 시공 시 및 시공완료 후의 구조적 안전성을 파악하기 위하여 각 단계별로 설계기준에서 정하고 있는 설계방법을 검토하고 휨 및 전단실험을 수행하였으며 이에 대한 실험결과와 설계내력을 비교 분석하였다. 휨 및 전단실험을 통한 거동분석과 내력평가를 실시하여 실험결과와 비교하였으며, 래티스바의 종류에 따른 전단기여도를 평가하였다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
TRS 부재의 휨강도는 현행 구조설계기준을 통해 안전측으로 설계되는 것으로 나타났다. 또한 미합성 TRS의 경우에는 인장측 강연선의 강도에 비해 압축측 콘크리트의 면적이 상대적으로 작으므로 압축파괴가 발생하는데, 이러한 파괴양상도 설계과정에서 예측 가능한 것으로 나타났다. 따라서 TRS 부재는 현행설계기준으로 휨강도는 물론 파괴양상까지 정확하게 예측할 수 있다.
미합성 상태일 때의 래티스바의 전단기여도를 분석한 결과, 래티스바는 미합성 상태에서 전단에 기여하지 못 하는 것으로 나타났다. 그 이유는 미합성 TRS 부재의 경우 CIP가 없는 상부에서 래티스바가 적절하게 구속되지 못하기 때문이라고 사료된다. 따라서 미합성 TRS의 설계 시에는 래티스바의 전단기여도를 무시하고 설계하는 것이 바람직하다고 판단된다.
합성 TRS 부재 및 보와 TRS 부재가 만나는 연속 TRS 접합부의 전단강도 산정 시, PC콘크리트와 CIP 콘크리트의 유효 압축강도를 반영하고 전단보강근의 전단기여를 100% 반영하여 프리스트레스를 받는 휨부재의 일반식으로 설계할 경우 경간비에 따른 강도 저하가 적절히 반영된 내력을 산정할 수 있다.
래티스바의 종류에 따른 전단강도를 평가한 결과, 평균적으로 이형철근으로 생산된 직각래티스바의 전단기여도가 가장 높은 것으로 나타났다. 단, 래티스바는 시공 특성상 일반 RC부재의 횡보강근에 비해 구속효과가 낮으므로 항복강도를 KBC-09 기준에 따라 400MPa로 제한하여 설계하는 것이 바람직하다고 판단된다.
본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며, 제 1장은 서론, 제 2장은 이론적 고찰, 제 3장은 TRS의 휨강도, 제 4장은 TRS의 전단강도, 제 5장은 결론으로 나누어 기술하였다.

This is a research to analyze the flexural and shear capacity of Triple Ribs Slab (hereby TRS). TRS is a half slab with an improved shear strength by reinforcing lattice bars in webs as compared with Hollow Core Slab (hereby HCS). TRS enables an improved construct ability and structural capacity of structures under heavy load such as a parking lot or storage. Even though KBC-09 suggests a design method of flexural member under prestress, it dose not suggest a proper design method for TRS with composite section.
Therefore, this research considered the design method in the design criteria step by step and performed experiments to find the flexural and shear capacity of TRS. In addition, the experimental results were analyzed in order to evaluate the structural safety during and after construction of TRS. Especially, its shear strength was evaluated according to the type of lattice bars. From the study, the obtained results are as follows;
The flexural strength of TRS was proven to be safely designed with current structural design criteria. For the non-composite TRS, the area of compression-side concrete is relatively low than the strength of tensile-side strand so there is a compression failure, and this failure mode could be estimated in the design process. So the flexural strength and failure mode of TRS member can be accurately estimated according to the current structural design criteria.
In the result of analyzing contribution of shear of lattice bar under non-composite state, the lattice bar didn''t contribute to the shear under the non-composite state. For the TRS, it is because the lattice bar is not properly constrained on the top in the case of without CIP. So it is desirable to design a non-composite TRS without considering the contribution of shear of lattice bar.
When calculating the shear strength of non-composite TRS and TRS joint, the stress can be properly calculated by reflecting a reduced strength by shear span ratio if the effective strength of PC concrete and CIP concrete is reflected; 100% of contribution of shear of lattice bar is reflected; and it is designed using a general expression reflecting the effective prestress.
In the result of evaluating shear strength by type of lattice bar, the contribution of shear was highest with the right-angle lattice bar made of deformed bar. However, the lattice bar has lower constraint effect comparing to the transverse reinforcement of general RC member due to its construction characteristics so it is desirable to design it by limiting the yield strength to 400MPa according to KBC-09.

#하프PC 슬래브 #트리플 리브 슬래브 #프리스트레스트 #래티스바

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 및 방법 5
Ⅱ. 이론적 고찰 7
2.1 TRS의 개요 7
2.2 기존 연구 분석 11
2.2.1 PSC합성부재의 휨성능에 대한 기존연구 11
2.2.2 PSC합성부재의 전단성능에 대한 기존연구 16
2.3 프리스트레스를 받는 휨부재의 설계 21
2.3.1 휨강도 설계 21
2.3.2 전단강도 설계 26
Ⅲ. TRS의 휨강도 36
3.1 실험개요 36
3.1.1 실험체 및 실험계획 36
3.2 TRS의 휨성능 실험 45
3.2.1 하중-변위 관계 및 파괴양상 45
3.2.2 기준식 검토 51
Ⅳ. TRS의 전단강도 54
4.1 실험개요 54
4.1.1 실험체 및 실험계획 54
4.2 TRS의 전단성능 실험 67
4.2.1 하중-변위 관계 및 파괴양상 67
4.2.2 기준식 검토 79
4.2.4 래티스바의 종류에 따른 기여도 분석 88
Ⅴ. 결 론 94
참고문헌 96
Abstract 99
부 록 102

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